Тошкент ахборот технологиялари университети оптик алоқа тизимлари

МАЪРУЗА



ОПТИК АЛОҚА ТИЗИМЛАРИ. АСОСИЙ ТАЪРИФ ВА ТУШУНЧАЛАР.


Режа:

1.1. Асосий таъриф ва тушунчалар. Оптик алоқа тизимларининг тузилиш принциплари. Очиқ оптик алоқа (ООА) тизимлари ва толали оптик алоқа (ТОА) тизимлари.

1.2. Толали оптик алоқа тизимларининг тузилиши, иш принципи.
1.3.Толали оптик алоқа тизимлари: плезиохрон иерархиянинг алоқа тизимлари, синхрон рақамли иерархиянинг оптик алоқа тизимлари.


1.1. Асосий таъриф ва тушунчалар. Оптик алоқа тизимларининг тузилиш принциплари. Очиқ оптик алоқа (ООА) тизимлари ва толали оптик алоқа (ТОА) тизимлари
Оптик алоқа (ОА) бу ахборот ёруғлик нури кўринишида оптик тола бўйлаб ёки очиқ фазо атмосферада узатиладиган алоқадир.
Оптик тўлқин ва сигналлар ёрдамида ахборотларни маълум масофаларга узатишга мўлжалланган, бошқача қилиб айтганда оптик сигналларни шакллантиришни, қайта ишлашни, узатишни таъминловчи оптик қурилмалар ва оптик узатиш линияси йиғиндисига оптик алоқа тизими (ОАТ) деб аталади.
Ахборот толали оптик узатиш мухити орқали узатилса, толали оптик алоқа (ТОА) тизими, очиқ атмосферада узатилса, очиқ оптик алоқа (ООА) тизими дейилади.
Исталган алоқа тизимининг асосий вазифаси ахборотларни бир пунктдан бошқасига узатиш ҳисобланади. Одатда ахборотларни узатиш мос келувчи ахборот сигналлари билан модуляцияланган электромагнит тебранишлар ёрдамида амалга оширилади. Сўнг модуляцияланган сигнал узатиш муҳитида тарқалади ва қабул қилувчи қурилмага тушади. Қабул қилгичда сигнал демодуляцияланади ва ахборотлар ажратиб олинади. Алоқа тизимлари кўпинча электромагнит тебранишлар, ташувчи частота сигналлари эгаллаган диапазон билан таснифланади (1.1-расм).
Спектрал диапазонга мос холда радиодиапазон, ўта юқори частота, миллиметрли ва оптик диапазон тизимлари фарқланади.
Оптик алоқа тизимларида ташувчи частота тебранишлари спектрнинг оптик диапазонини эгаллайди. Оптик диапазон 5 ТГц (100 мм) дан бошланиб, унга инфрақизил, кўринувчи ва ультрабинафша диапазонлар киради.
Инфрақизил диапазон 3*10¹² дан 4*10¹⁴ Гц доирасида жойлашиб, 100-0,75 мкм тўлқин узунлигига мос келади.
Кўринувчи спектр 4*10¹⁴ дан 0,75*10¹⁵ Гц (0,75-0,4 мкм) соҳани эгаллайди. Демак инсон кўзи 0,4-0,75 мкм спектрдаги нурларга сезгир. Қуёш спектри 0,3 дан 1,5 мкм диапазонда жойлашади.

1.1- расм. Электромагнит тўлқинлар спектри

Ташувчи частотанинг ошиши алоқа тизимининг ўтказиш полосасини оширади.

ООА тизимларида нурланиш манбалари электромагнит тўлқинларни очиқ фазога нурлантиради, бунда нурланишни тарқалиш йўналиши фақатгина антеннанинг йўналиш диаграммаси билан аниқланади. ООА тизимларининг узатувчи муҳити ўз навбатида уч турга бўлинади: атмосфера, космик ва сув ости алоқа муҳитлари.
Атмосфера ООА тизимларида тўлқинларни тарқалиш характеристикаси етарли даражада об-ҳаво шароитларига боғлиқ. Атмосфера ва сув ости узатиш муҳитларининг физик бир турда эмаслиги ва уларнинг таркибидаги бегона заррачаларни узатилаётган нурланиш тўлқини билан ўзаро таъсирда бўлишидан электромагнит тўлқинлар бузилади. Заррача ўлчамларининг тўлқин узунлиги билан таққосланадиган даражада ёки катта бўлиши бузилишларни оширади. Шу сабабли атмосфера бузилишлари оптик диапазонда турли характерга эга. Шу тарзда узатиш муҳитларини тахлил қилиш, алоқа тизимларини лойихалаштиришда юзага келадиган энг муҳим масала хисобланади. Тўлқинларни тарқалиш йўналишига тушиб қоладиган заррачалар асосан оптик нурланишни ютади ва сочади. Бу омилларни таъсир даражаси муҳит турига (сув ости, тоза ҳаво, турбулент атмосфера ва бошқалар) боғлиқ. Бу тизимларда бузилишларни камайтириш ва талаб этиладиган ишончлиликни таъминлаш учун ретрансляция участкаси узунлигини камайтириш керак бўлади.
Космик ООА тизимларида узатиш муҳити бу атмосферадан холи бўлган очиқ фазодир. Космик муҳитда атмосфера муҳитларига хос бўлган бузилишлар хосил бўлмайди, улар барқарор бўлиб, алоқанинг юқори ишончлилигини таъминлайди. Космик муҳитларда асосий йўқотишлар бу тарқалишда хосил бўладиган йўқотишлар хисобланади. Бу йўқотишлар сигнал L масофага тарқалганда нурланиш майдони қувватининг йўқотиш коэффициенти билан баҳоланади ва қуйидаги ифода орқали аниқланади:


(1.1)
Космик алоқа тизимларини лойихалаштиришда асосий масала бу узатиш ва қабул қилиш антенналарининг ўлчамларини мос равишда тўғри танлаш орқали йўқотишларни бартараф этиш хисобланади.
ОА тизимининг асосий йўналиши ТОА тизими ҳисобланади. Чунки хозирги вақтда юқори даражадаги узатиш характеристикаларига эга бўлган ёруғлик узатгичлар ишлаб чиқилган. Аммо ахборотларни очиқ фазода, атмосферада узатишга асосланган ООА тизимлари ҳам, радиоалоқа учун ажратилган частоталарни тўлдирувчи восита сифатида қизиқишларни намоён этади.
ТОА тизимларида электромагнит нурланишларни тарқалиш йўлини ташкил этиш учун махсус оптик ёруғлик узатгичлар-оптик толалар қўлланилади.
ТОА тармоғи бу тугунлар ораси оптик алоқа линиялари орқали боғланган алоқа тармоғидир.
Оптик диапазонда ахборотларни узатувчи частота полосаси радиодиапазонга қараганда 10⁵ марта катта. Бу оптик алоқа тизимининг энг муҳим афзаллиги бўлиб, катта ҳажмдаги ахборотларни қисқа вақт ичида узатиш имконини беради. Бундан ташқари узатгичнинг хамма қувватини фойдали электромагнит нурланишларни узатишга қаратиш имконияти ташувчи частота ўсиши билан ортади. Шунингдек, юқори ташувчи частотани қўллаш фойдали сигналнинг катта зичлигига олиб келади, ўз навбатида алоқа тизимининг самарадорлиги ошади. Бу икки хусусият мутахассисларнинг оптик алоқа тизимларига қизиқишларини аниқлайди.
Ахборотни ТОА линиялари орқали узатиш мис кабеллар ва бошқа узатиш муҳитларига қараганда бир қанча афзалликларга эга. Шу афзалликлари туфайли ТОА тизимидан нафақат телефон алоқасини ташкил этишда, балки телевидениеда, овоз эшиттиришларини узатишда, ҳисоблаш техникасида, транспорт воситаларида ва бошқа соҳаларда кенг фойдаланилмоқда.
Толали оптик алоқанинг афзалликлари қуйида келтирилган.